Question

鐵粉和銅粉的均勻混合物，平均分成四等份，分別加入同濃度的稀硝酸，充分反應，在標準狀況下生成NO的體積和剩余金屬的質量如下表（設硝酸的還原產物只有NO）：

編號	①	②	③	④
稀硝酸體積/mL	100	200	300	400
剩余金屬/g	18.0	9.6	0	0
NO體積/mL	2240	4480	6720	V

下列計算結果錯誤的是（　　）

• A、實驗①中硝酸只和鐵粉反應
• B、原混合物總質量為105.6g
• C、硝酸濃度為4mol?L^-1
• D、V=6720

Answer 1

考點：有關混合物反應的計算,化學方程式的有關計算,硝酸的化學性質

專題：計算題

分析：由表中數據可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為：4.48L-2.24L=2.24L，NO物質的量為0.1mol，根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為：

8.4g

0.15mol

=56g/mol，該過程只有Fe參加反應，所以實驗①、②只有Fe參與反應；
在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為9.6g，生成NO的體積為：6.72L-4.48L=2.24L，NO物質的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應，根據電子轉移守恒，則Cu的物質的量

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質量為：0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應金屬的質量，故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，所以加入200mL硝酸時Fe恰好反應生成硝酸亞鐵；在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，根據亞鐵離子的物質的量，利用電子轉移守恒計算該階段生成NO的物質的量，進而計算V的值．

解答： 解：由表中數據可知，實驗①②都有金屬剩余，則溶液中不可能含有硝酸鐵，溶液中金屬離子為+2價，在實驗①的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為18g-9.6g=8.4g，生成NO的體積為4.48L-2.24L=2.24L，NO物質的量為0.1mol，
根據電子轉移守恒可知，參加反應金屬的物質的量為：

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，參加反應金屬的平均摩爾質量為

8.4g

0.15mol

=56g/mol，故該過程只有Fe參加反應，故實驗①、②只有Fe參與反應；
在實驗②的基礎上加入100mL硝酸，參加反應的金屬的質量為9.6g，生成NO的體積為6.72L-4.48L=2.24L，NO物質的量為0.1mol，若該過程只有Cu參加反應，根據電子轉移守恒，則Cu的物質的量

0.1mol×(5-2)

2

=0.15mol，Cu的質量=0.15mol×64g/mol=9.6g，等于參加反應金屬的質量，故該過程只有Cu反應，且Cu恰好完全反應，所以加入200mL硝酸時Fe恰好反應生成硝酸亞鐵；
在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，
A．根據以上分析可知，實驗①中硝酸只與鐵反應生成硝酸亞鐵，銅沒有參與反應，故A正確；
B．由上述分析可知，實驗①發(fā)生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據反應方程式可知，參加反應的鐵的質量為：56g/mol×0.1mol×

3

2

=0.84g，還剩余18g金屬，則原混合金屬的質量為：（18g+8.4g）×4=105.6g，故B正確；
C．實驗①發(fā)生反應3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，生成NO的物質的量為

2.24L

22.4L/mol

=0.1mol，根據方程式可知，參加反應的硝酸的物質的量為0.1mol×4=0.4mol，故硝酸的物質的量濃度為：c=

0.4mol

0.1L

=4mol/L，故C正確；
D．由上述分析可知，實驗②中Fe與硝酸恰好反應生成硝酸亞鐵，生成NO的物質的量=

4.48L

22.4L/mol

=0.2mol，由3Fe+8HNO₃═3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O可知，溶液中亞鐵離子的物質的量為0.3mol，在實驗③的基礎上再加入100mL硝酸，為硝酸與溶液中亞鐵離子反應生成NO，根據電子轉移守恒可知，生成NO的物質的量為：

0.3mol×(3-2)

5-2

=0.1mol，故生成NO的體積為：0.1mol×22.4L/mol=2.24L，則V=6.72L+2.24L=8.96L，故D錯誤；
故選D．

點評：本題考查混合物的有關計算，題目濃度較大、計算過程較復雜、計算量較大，為易錯題目，根據表中數據判斷各階段發(fā)生的反應是解題關鍵，側重對學生綜合能力的考查．